一種大功率可控硅封裝結(jié)構(gòu)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種大功率可控硅封裝結(jié)構(gòu)，它包括金屬散熱底板和底面焊接在金屬散熱底板上端的陶瓷覆銅板，陶瓷覆銅板底面為大面積的覆銅層，陶瓷覆銅板頂面為被分割成陽(yáng)極焊接區(qū)、陰極焊接區(qū)、門(mén)極焊接區(qū)的覆銅層，陶瓷覆銅板頂面覆銅層的上端從下至上依次焊接有可控硅芯片和陽(yáng)極過(guò)橋片，陶瓷覆銅板四周還設(shè)有塑料套殼，可控硅芯片的陰極電極和門(mén)極電極共面倒裝分別焊接在陶瓷覆銅板頂面被分割開(kāi)的陰極焊接區(qū)和門(mén)極焊接區(qū)上。采用可控硅芯片的陰極電極和門(mén)極電極共面倒裝焊接在陶瓷覆銅板頂面被分割的覆銅層上的方法，極大的提高了散熱效果；同時(shí)，省去了控制極過(guò)橋裝配焊接的過(guò)程，使大批量、高效率生產(chǎn)能更好的實(shí)現(xiàn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種大功率可控硅封裝結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本實(shí)用新型涉及一種大功率可控硅封裝結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]單向可控硅廣泛應(yīng)用于交流無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)、家用電器控制電路、工業(yè)控制等領(lǐng)域。要求具備較強(qiáng)的散熱能力，較低的成本，較高的生產(chǎn)效率。目前市場(chǎng)上銷(xiāo)售的單向可控硅，都是門(mén)極和陰極封裝在正面，陽(yáng)極焊接在散熱底板。而單向可控硅在應(yīng)用時(shí)產(chǎn)生的熱量主要來(lái)自陰極區(qū)和門(mén)極區(qū)，當(dāng)陰極區(qū)和門(mén)極區(qū)正裝焊時(shí)，其遠(yuǎn)離散熱底板，熱量傳遞慢、散熱效果差。
[0003]圖8為現(xiàn)有技術(shù)中的單向可控硅芯片結(jié)構(gòu)示意圖，箭頭方向?yàn)闊崃總鲗?dǎo)路徑，圖中M區(qū)域?yàn)閱蜗蚩煽毓璋l(fā)熱PN結(jié)。工藝過(guò)程:I)金屬散熱底板I ’上裝配絕緣板2 ’ ； 2)可控硅陽(yáng)極電極A裝配在絕緣板2’上;3)可控硅陰極電極K上裝配陰極內(nèi)引線;4)可控硅門(mén)極電極G上裝配控制陽(yáng)極內(nèi)引線；5)燒結(jié)。由于芯片正面采用銅片焊接，器件的過(guò)電流能力增強(qiáng);但缺點(diǎn)是:I)器件內(nèi)部熱傳導(dǎo)距離大，熱阻大，器件的散熱性能就差，器件產(chǎn)品的性能下降;2)生產(chǎn)時(shí)需要對(duì)芯片控制極區(qū)進(jìn)行銅引線片焊接，該工藝操作難度大，生產(chǎn)效率低下。
[0004]因此，需要新的技術(shù)方案來(lái)解決上述問(wèn)題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型需要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種大功率可控硅封裝結(jié)構(gòu)。
[0006]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種大功率可控硅封裝結(jié)構(gòu)，它包括金屬散熱底板和底面焊接在金屬散熱底板上端的陶瓷覆銅板，所述陶瓷覆銅板底面為大面積的覆銅層，所述陶瓷覆銅板頂面為被分割成陽(yáng)極焊接區(qū)、陰極焊接區(qū)、門(mén)極焊接區(qū)的覆銅層，所述陶瓷覆銅板頂面覆銅層的上端從下至上依次焊接有可控硅芯片和陽(yáng)極過(guò)橋片，所述陶瓷覆銅板四周還設(shè)有塑料套殼，所述可控硅芯片的陰極電極和門(mén)極電極共面倒裝分別焊接在陶瓷覆銅板頂面被分割開(kāi)的陰極焊接區(qū)和門(mén)極焊接區(qū)上。
[0007]所述陽(yáng)極過(guò)橋片一端的陽(yáng)極焊接面焊接在可控硅芯片的陽(yáng)極電極上，所述陽(yáng)極過(guò)橋片另一端的引出焊接面焊接在陶瓷覆銅板頂面被分割開(kāi)的陽(yáng)極焊接區(qū)上。
[0008]本實(shí)用新型的有益效果:在本實(shí)用新型中，采用可控硅芯片陰極電極和門(mén)極電極共面倒裝焊接在陶瓷覆銅板頂面被分割的覆銅層上的方法，極大的提高了散熱效果(單向可控硅在應(yīng)用時(shí)產(chǎn)生的熱量主要來(lái)自陰極區(qū)和門(mén)極區(qū)，當(dāng)可控硅芯片倒裝焊接時(shí)器件內(nèi)部熱傳導(dǎo)距離減小，熱阻小，產(chǎn)品性能提升)。同時(shí)，省去了控制極過(guò)橋裝配焊接的過(guò)程，使大批量、高效率生產(chǎn)能更好的實(shí)現(xiàn)。
【附圖說(shuō)明】
[0009]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0010]圖1為本實(shí)用新型的大功率可控硅封裝結(jié)構(gòu)的主視圖。[0011 ]圖2為本實(shí)用新型的大功率可控硅封裝結(jié)構(gòu)的俯視圖。
[0012]圖3為本實(shí)用新型的大功率可控硅封裝結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。
[0013]圖4為本實(shí)用新型的大功率可控硅封裝結(jié)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。
[0014]圖5a為本實(shí)用新型中可控硅芯片的主視圖。
[0015]圖5b為本實(shí)用新型中可控硅芯片的側(cè)視圖。
[0016]圖5c為本實(shí)用新型中可控硅芯片的后面圖。
[0017]圖6a為本實(shí)用新型中陶瓷覆銅板的主視圖。
[0018]圖6b為本實(shí)用新型中陶瓷覆銅板的側(cè)視圖。
[0019]圖6c為本實(shí)用新型中陶瓷覆銅板的后視圖。
[0020]圖7a為本實(shí)用新型中陽(yáng)極過(guò)橋片的主視圖。
[0021 ]圖7b為本實(shí)用新型中陽(yáng)極過(guò)橋片的俯視圖。
[0022]圖8為【背景技術(shù)】中提到的可控硅結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0023]其中，1、金屬散熱底板，2、陶瓷覆銅板，3、可控硅芯片，4、陽(yáng)極過(guò)橋片，5、陽(yáng)極端子，6、陰極端子，7、門(mén)極端子，8、硅樹(shù)脂，9、環(huán)氧灌封料，10、塑料套殼，11、陽(yáng)極焊接區(qū)，12、陰極焊接區(qū)，13、門(mén)極焊接區(qū)，14、陰極電極，15、門(mén)極電極，16、陽(yáng)極電極，17、陽(yáng)極焊接區(qū)，18、引出焊接面。
【具體實(shí)施方式】
[0024]為了加深對(duì)本實(shí)用新型的理解，下面對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳述，該實(shí)施例僅用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的保護(hù)范圍的限定。
[0025]如圖1-4所示，本實(shí)用新型的一種大功率可控硅封裝結(jié)構(gòu)，它包括金屬散熱底板I和底面焊接在金屬散熱底板I上端的陶瓷覆銅板2，陶瓷覆銅板2的底面為大面積的覆銅層，圖6a、圖6b、圖6c所示，陶瓷覆銅板2的頂面為被分割出陽(yáng)極焊接區(qū)11、陰極焊接區(qū)12、門(mén)極焊接區(qū)13的覆銅層，陶瓷覆銅板2的上端從下至上依次焊接有可控硅芯片3及陽(yáng)極過(guò)橋片4，同時(shí)在陶瓷覆銅板2的上端還焊接有三個(gè)呈品字形分布的陽(yáng)極端子5、陰極端子6及門(mén)極端子7，且三個(gè)端子分布在可控硅芯片3的外周?chē)?，陶瓷覆銅板2四周設(shè)有塑料套殼10，塑料套殼10的內(nèi)圈中由內(nèi)向外依次填充娃樹(shù)脂8及環(huán)氧灌封料9。
[0026]如圖4和圖5a、圖5b、圖5 c所示，可控硅芯片3的陰極電極14和門(mén)極電極15共面倒裝分別焊接在陶瓷覆銅板2頂面被分割開(kāi)的陰極焊接區(qū)11和門(mén)極焊接區(qū)13上。可控硅芯片3具有陰極電極14、門(mén)極電極15和陽(yáng)極電極16。
[0027]陽(yáng)極過(guò)橋片4一端的陽(yáng)極焊接面17焊接在可控硅芯片3的陽(yáng)極電極16上，陽(yáng)極過(guò)橋片4另一端引出焊接面18焊接在陶瓷覆銅板2頂面被分割開(kāi)的陽(yáng)極焊接區(qū)11上。
[0028]圖7a、圖7b所示，陽(yáng)極過(guò)橋片4上具有一與可控硅芯片3的陽(yáng)極電極16焊接面積相對(duì)應(yīng)的陽(yáng)極焊接面17和一與陶瓷覆銅板2頂面被分割開(kāi)的陽(yáng)極焊接區(qū)11向?qū)?yīng)的引出焊接面18。
[0029]上述大功率可控硅封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，將陶瓷覆銅板2底面朝下放置于焊接定位模具中的金屬散熱底板I;把可控硅芯片3倒置，將其陰極電極14及門(mén)極電極15分別對(duì)準(zhǔn)陶瓷覆銅板2頂面的陰極焊接區(qū)12及門(mén)極焊接區(qū)13放置并焊接;將陽(yáng)極過(guò)橋片4兩端的焊接面分別對(duì)準(zhǔn)可控硅芯片的陽(yáng)極電極16和陶瓷覆銅板頂面的陽(yáng)極焊接區(qū)11放置并焊接。
[0030]具體包括以下步驟:
[0031]a)首先，將金屬散熱底板I放置于燒結(jié)模具內(nèi)，在金屬散熱底板I上點(diǎn)上適量焊膏，再將陶瓷覆銅板2放置于金屬散熱底板I上；
[0032]b)然后，在陶瓷覆銅板2的頂面被分割出的陰極焊接區(qū)12及門(mén)極焊接區(qū)13的覆銅層上分別點(diǎn)上適量焊膏，將可控硅芯片3放置于陶瓷覆銅板2正面對(duì)應(yīng)的區(qū)域上，即可控硅芯片的陰極電極14正對(duì)陶瓷覆銅板2的陰極焊接區(qū)12，可控硅芯片的門(mén)極電極15正對(duì)陶瓷覆銅板的門(mén)極焊接區(qū)13;
[0033]c)再在可控硅芯片的陽(yáng)極電極16上和陶瓷覆銅板2的陽(yáng)極焊接區(qū)11上點(diǎn)上適量焊膏，將陽(yáng)極過(guò)橋片4的陽(yáng)極焊接面17放置在可控硅芯片的陽(yáng)極電極16上，而陽(yáng)極過(guò)橋片4的引出焊接面18放置在陶瓷覆銅板2的陽(yáng)極焊接區(qū)11上；
[0034]d)將陽(yáng)極端子、陰極端子及門(mén)極端子分別放置在陶瓷覆銅板正面被分割出的覆銅層預(yù)留的對(duì)應(yīng)位置上，裝上定位板；
[0035]e)將裝配好的產(chǎn)品連同燒結(jié)定位模具一起進(jìn)行一次性燒結(jié)，待燒結(jié)完成后，進(jìn)行清洗、裝配方形塑料環(huán)、硅樹(shù)脂和環(huán)氧灌膠塑封，完成封裝，形成產(chǎn)品。
[0036]在進(jìn)行燒結(jié)過(guò)程中，采用工藝設(shè)備:真空燒結(jié)爐、燒結(jié)定位模具、真空吸筆、鑷子，其工藝條件如下:將裝配好的產(chǎn)品連同燒結(jié)定位模一起放置在真空燒結(jié)爐燒結(jié)底板上，用機(jī)械真空栗腔體內(nèi)真空，真空度小于I X 10~OMPa，加熱到330-350°C，燒結(jié)時(shí)間5_8min，然后通150-200L/min的氮?dú)膺M(jìn)行冷卻，冷卻到指示溫度在80°C以下出爐，燒結(jié)工藝結(jié)束。
[0037]焊接層采用Pb92.5Sn5%Ag2.5%的高溫焊料，焊料厚度控制在25?60μπι，陽(yáng)極過(guò)橋片的陽(yáng)極焊接面及陽(yáng)極引出焊接面的高度差為可控硅芯片厚度加上25?60μπι。
[0038]本實(shí)用新型的一種大功率可控硅封裝結(jié)構(gòu)，其工藝與現(xiàn)有技術(shù)工藝相比，具有以下優(yōu)點(diǎn):I)可控硅芯片的陰極電極和門(mén)極電極共面焊接在陶瓷覆銅板正面被分割的覆銅層上，生產(chǎn)操作方便簡(jiǎn)單，效率高；2)產(chǎn)品過(guò)流能力強(qiáng);3)單向可控硅在應(yīng)用時(shí)產(chǎn)生的熱量主要來(lái)自陰極區(qū)和門(mén)極區(qū)，當(dāng)可控硅芯片倒裝時(shí)器件內(nèi)部熱傳導(dǎo)距離減小，熱阻小，產(chǎn)品性能提升;4 )器件制程無(wú)損傷，提尚廣品可靠性。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種大功率可控硅封裝結(jié)構(gòu)，它包括金屬散熱底板和底面焊接在金屬散熱底板上端的陶瓷覆銅板，所述陶瓷覆銅板底面為大面積的覆銅層，所述陶瓷覆銅板頂面為被分割成陽(yáng)極焊接區(qū)、陰極焊接區(qū)、門(mén)極焊接區(qū)的覆銅層，所述陶瓷覆銅板頂面覆銅層的上端從下至上依次焊接有可控硅芯片和陽(yáng)極過(guò)橋片，所述陶瓷覆銅板四周還設(shè)有塑料套殼，其特征在于:所述可控硅芯片的陰極電極和門(mén)極電極共面倒裝分別焊接在陶瓷覆銅板頂面被分割開(kāi)的陰極焊接區(qū)和門(mén)極焊接區(qū)上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大功率可控硅封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述陽(yáng)極過(guò)橋片一端的陽(yáng)極焊接面焊接在可控硅芯片的陽(yáng)極電極上，所述陽(yáng)極過(guò)橋片另一端的引出焊接面焊接在陶瓷覆銅板頂面被分割開(kāi)的陽(yáng)極焊接區(qū)上。
【文檔編號(hào)】H01L23/48GK205428904SQ201620192032
【公開(kāi)日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2016年3月14日
【發(fā)明人】吳家健, 王成森, 尹佳軍
【申請(qǐng)人】江蘇捷捷微電子股份有限公司